水庫防洪調度措施的思考與探索

彭躍挺

摘 要：文章以廈門市汀溪水庫為例，提出該水庫作為下游廣大地區唯一的重要供水水庫，該水庫的防洪調度就應盡可能兼顧下游民眾和企業的供水的重要原則。通過來去水分析和調小泄洪流量并延長泄洪時間等調度措施，達到既保證大壩防洪安全又盡可能滿足下游供水需求的目的。文章提出的調度措施具有創新性和操作性值得廣大水利同行借鑒和參考。

關鍵詞：水庫 防洪 調度措施

中圖分類號：F407.9 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）07-294-02

一、引言

汀溪水庫位于廈門市同安區西北汀溪鎮上埔村，大壩建在西溪一級支流汀溪河段上，距同安城區7km，在廈門地區是一座綜合性較強的水庫。汀溪水庫集雨面積77.4km2，校核洪水位73.33m，總庫容4445萬m3，設計洪水位71.90m（相應庫容4096萬m3），防洪高水位72.02m（p=2%）（相應庫容4125萬m3），正常蓄水位70.66m（相應庫容3797萬m3）以上專用防洪庫容328萬m3，汛限水位70.66m，溢洪道4孔每孔凈寬10m；上游有溪東水庫，集雨面積23.4km2，庫容1412萬m3；1972年建成跨流域小坪引水工程西源引水渠長23km，年引水3000萬m3。廈門是一個用水緊張的地區，水資源異常短缺，汀溪水庫擔負同安和翔安兩區原水供應。近年來，隨著同安、翔安兩區社會持續快速發展，水資源需求日益增大，對汀溪水庫供水保障的要求日益提高。因此做好水庫的調度，是水資源興利除弊最重要的一環，提高汀溪水庫防洪調度措施，在確保防洪安全的前提下，提高汛期蓄水，盡可能多地利用洪水資源，緩解兩區用水矛盾，增加工程興利效益，顯得極為重要。

二、防洪調度措施

（一）防洪任務

汀溪水庫保護同安城區5個鎮（街）30多萬居民及324國道和福廈高速路等重要企業工業設施。

（二）防洪調度程序

汀溪水庫調度接受廈門市防汛抗旱指揮部統一監督領導，汀溪水庫開閘預泄洪流量小于100m3/s，由水庫提出具體方案，提前兩個小時報備后，在洪水來臨時庫水位上升至接近汛限水位時可自主進行預泄洪。開閘預泄洪流量等于或大于100m3/s，要提前3個小時報批后，才能泄洪。

（三）汛期防洪調度原則

汀溪水庫的主要功能是防洪、城鎮供水和灌溉。在水量調度中，必須主次分明，為城鎮供水留有充足的水量。在制定泄洪方案時應以防洪保壩安全放水為第一位，以供水保民生放第二位，以灌溉發電擺放第三位。汛期防洪調度原則：一是在確保水庫正常供水的同時，以汛限水位為控制條件，當已發生入庫洪水水位處于汛限水位以下時，為確保興利要求，此時水庫原則上暫不開閘泄洪。二是當庫水位接近汛限水位時，當入庫洪水量小于20年一遇洪峰流量時，及時逐步調整閘門開啟孔數和開度，按“來多少，泄多少”進行泄洪。三是當入庫洪水流量大于20年一遇流量時，閘門全部打開，保持自由泄流狀態，以確保水庫大壩自身安全為主進行防洪調度。四是當庫水位從本場洪水最高調洪水位消落至汛限水位時，重新調整閘門開啟孔數和開度，把庫水位控制在汛限水位。

（四）防洪調度方法

總結近年來防洪調度研究成果有模型調度，預報調度法，預泄能力約束法、庫容補償法等。因汀溪水庫要承擔下游防洪要求，一般有三種調度方式：一是固定控制泄量方式；二是補償湊泄方式；三是錯峰調度方式。從安全角度考慮采用固定控制泄量方式。根據水庫上游茂林溪流域等特性參照預泄能力約束法制定一套符合汀溪水庫雨情、水情、工情的預泄洪固定控制調度方案。

三、來去水分析

（一）做好水文遙測系統及上游來水分析

汀溪水庫來水量主要由茂林溪、造水溪及西源引水渠來水組成，其來水量監測可由茂林溪上的五豐站（如茂林溪五豐站水位～流量關系表1）及上游造水溪上的溪東水庫和西源站承擔。實時掌握汀溪水庫壩址上游汀溪、溪東、五豐、造水、汪前、半嶺等流域內六個水文站的雨情。

對上游來水量進行分析，可以較直觀分析入庫流量，根據公式W=（F*XF*α）/10（F為流域面積，單位km2；XF為流域加權平均降雨量，單位mm；α為徑流系數）計算出徑流總量W（單位萬m3）。

（二）通過來去水分析，制定好預泄洪方案

根據流域降水和天氣預報做好來水分析，若水庫水位上升至接近汛限水位，制定好預泄洪方案。在臺風暴雨來臨時，一種是提前騰空庫容到汛限庫容的85%，再根據實際降雨情況來調度，防止降雨降到汀溪流域外，而流域內又下很少，影響第二年城鎮供水。另一種根據流域內各站已經下的降雨量，庫內水位上升較快，快接近汛限水位時，進行泄洪。比如2006年受第四號臺風“碧莉斯”影響從7月14日8時開始下雨到7月17日21時結束，從汀溪水庫群水文遙測系統獲得汀溪站降雨331mm、溪東站降雨357mm、五峰站降雨427mm、造水站降雨446mm、汪前站降雨611mm、半嶺站降雨539mm，而7月14日8時汀溪水庫水位是66.82m，庫容2904.50萬m3，溪東水庫水位是123.61m，庫容880.07萬m3，下到7月16日8時溪東水庫開始溢洪（此時庫容1128萬m3）。估算洪水總量，根據汀溪流域6站加權平均降雨量XF=469mm，流域面積100.8km2，徑流系數根據相同月份推算的經驗系數取0.63，洪水總量約2978萬m3，（扣溪東水位123.61m，庫容880.07萬m3，距溢洪還有248萬m3的調洪庫容）、汀溪水位66.82m，庫容2904萬m3，若按水位69.0m（庫容3405萬m3）預泄，還有501萬m3蓄洪，剩下2229萬m3加下雨前汀溪水庫庫容2904萬m3，總庫容達5133萬m3超過設計總庫容4445萬m3，故2229萬m3洪水應泄掉才能確保大壩安全。從西源站的水位查水位流量關系表得到西源引水的入庫流量，在汀溪水庫泄洪期間，西源站停止引水，西源引水渠沿途泄洪閘打開泄洪，確保引水防洪安全。從茂林溪五豐站的水位查水位流量關系表，得到每小時的即時流量，從汀溪水庫站的庫內水位查水位庫容關系表可推算每小時庫內即時流量，經計算統計16日2時，茂林溪五豐站最高水位96.43m，相應流量207m3/s，3時汀溪水庫水位69.53m，最大入庫流量達257m3/s。若開4孔每孔高度1m，庫水位69.0m時，從溢洪道泄洪關系表查得相應下泄流量約229.16m3/s，約27小時可泄2227萬m3水量，若開4孔每孔高度0.6m，從溢洪道泄洪關系表查得相應下泄流量約134.99m3/s，約46小時可泄2235萬m3水量，根據入庫流量，靈活調整溢洪道閘門孔數和開啟度泄洪。據2006年第四號臺風“碧莉斯”影響的實測資料從69.61m起調，開啟孔數2孔，泄洪流量為38.4m3/s，根據汀溪水庫流域內降雨和來水情況，溢洪道逐步調整到4孔，每孔開啟度90cm（最大），此時庫水位70.25m，最大泄洪流量253m3/s。洪峰過后，來水量衰減較快，庫水位急劇下降，逐步調整到閘門1孔開啟度30cm，泄洪流量17.5m3/s左右。當茂林溪五豐站流量下降至涵洞放水流量8.2m3/s左右時，汀溪水庫水位要經過5天約10cm左右很緩慢上漲和下降過程。這場洪水，五峰站最大瞬時流量達207m3/s，汀溪水庫最大入庫流量達257m3/s。從2006年以后實際運行至今遇到洪水和開閘泄洪流量都未超過2006年的記錄。

（三）調小泄洪流量并延長泄洪時間的重要調度措施

因近年來氣侯異常，降雨不均勻性，常有同安城區或廈門島內下暴雨量大而且時間較長，但汀溪流域內確是降雨較少，沒有多少來水量。這種情況當庫水位上升到將近汛限水位時，調小泄洪流量并延長泄洪時間，保持洪水資源不被多泄掉保證灌溉和供水顯得很重要。在主汛期，根據氣象預報，常報有大暴雨，根據測算應有500萬m3的來水，在水位將近汛限水位時，就開閘泄洪，騰空15%庫容，一下子泄了400多萬m3的庫容，而因降雨不均勻，流域內實際來水才幾十萬立方米水量。400萬m3庫容在估水節水時期能供應同安和翔安兩區生活生產一個月的原水。

1.當洪水位上漲至接近汛限水位時，提前開啟溢洪道閘門小流量泄洪，如水位69.0m時，開啟兩孔、開啟度30cm、泄洪流量是35m3/s，期間根據上游降雨和來水情況，調整增加溢洪道孔數和開啟度進行調洪，待洪峰過后，據上游來水酌情調整減少閘門孔數和開啟度進行調洪，并提出在確保大壩安全情況下，采用小流量泄洪并延長泄洪時間（例如：水位69.66m時，閘門開1孔、開啟30cm的泄洪流量是19.32m3/s），更好達到水量平衡，靈活保持庫水位控制在較高水位，提高水庫蓄水庫容興利。同安城區溪邊控制斷面河道安全泄量2370m3/s（發生頻率p=7.8%洪水洪峰流量1220m3/s，），汀溪泄洪控制在100m3/s以內對下游河道是安全的，特別是開一孔下泄19m3/s時并延長泄洪時間對下游更是安全的。

2.大壩最近又進行新的除險加固比加固前更安全所以延長小流量泄洪時間的調度措施是可行的。通過較長時間小流量泄洪以保持較高的庫水位，來提高興利庫容供水，保障兩區工農業生產，具有重大的社會效益、經濟效益和環境效益。

四、結語

汀溪水庫是廈門特區最重要的水庫之一。其防洪調度工作又是防汛工作的重中之重，通過實際的防洪調度和來去水分析達到符合汀溪水庫實際需要的優化方案，能增加興利庫容，增加水庫效益；還可解決同安、翔安兩區水資源短缺的問題，在實踐中通過積累經驗數據不斷優化調度方案，提出有前瞻性的調度措施。

參考文獻：

[1] 陳能志，朱光華.福建水口水庫汛限水位動態控制及調度方案研究[J].水利科技，2012（1）

（作者單位：廈門市汀溪水庫管理處 福建廈門 361100）

（責編：賈偉）